CN107064817A - 一种锌银电池荷电状态检测方法 - Google Patents

一种锌银电池荷电状态检测方法 Download PDF

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Abstract

一种锌银电池荷电状态检测方法,属于电池检测技术领域。解决了现有的锂电池荷电状态检测方法无法应用于锌银电池，无法对锌银电池的荷电状态进行准确估计的问题。本发明所述的锌银电池荷电状态的检测方法，无需实施复杂的数学算法，只需通过电池开路电压来确定电池当前所在的荷电状态范围，根据不同的荷电状态范围采取相应的措施，一种措施是通过对电池施加放电脉冲，获取电池内阻，另一种措施是以逐渐增加的充电电流对电池进行斜坡测试，利用斜坡测试获取电池在测试过程中的转移电流。根据预先获得的转移电流与荷电状态的函数关系，以及内阻与荷电状态的函数关系，获取电池当前的荷电状态。本发明适用于锌银电池荷电状态检测。

Description

一种锌银电池荷电状态检测方法
技术领域
本发明属于电池检测技术领域。
背景技术
由于锌银电池具有可靠的安全性，它经常被用于作为航天设备和潜海设备的主要能量源。现有的锂电池荷电状态检测方法一般采用开路电压法或电池端电压结合卡尔曼滤波算法对电池荷电状态进行估计，但是由于锌银电池与锂电池之间的电池特性差异较大，导致现有的锂电池荷电状态检测方法无法应用于锌银电池，从而无法对锌银电池的荷电状态进行准确估计。
发明内容
本发明是为了解决现有的锂电池荷电状态检测方法无法应用于锌银电池，无法对锌银电池的荷电状态进行准确估计的问题，提出了一种锌银电池荷电状态的检测方法。
本发明所述的一种锌银电池荷电状态的检测方法，该方法的具体步骤为：
步骤一、测量锌银电池在不同荷电状态值时的开路电压，获取不同开路电压时锌银电池所对应的荷电状态值；
步骤二、对锌银电池进行脉冲放电实验，测量锌银电池在不同荷电状态值时的电阻，分别获取锌银电池70％-100％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系以及锌银电池0-30％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系；步骤三、通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流的关系；
步骤四、利用步骤二得到的锌银电池70％-100％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系、锌银电池0-30％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系与步骤三得到的荷电状态与转移电流的关系，获得不同开路电压下锌银电池的荷电状态值，实现对锌银电池荷电状态的检测。
本发明所述的锌银电池荷电状态的检测方法，无需实施复杂的数学算法，只需通过电池开路电压来确定电池当前所在的荷电状态范围，根据不同的荷电状态范围采取相应的措施，一种措施是通过对电池施加放电脉冲，获取电池内阻，另一种措施是以逐渐增加的充电电流对电池进行斜坡测试，利用斜坡测试获取电池在测试过程中的转移电流。之后，根据预先获得的转移电流与荷电状态的函数关系，以及内阻与荷电状态的函数关系，获取电池当前的荷电状态。本发明所述的检测方法操作简单，检测结果准确性高，能够使估算误差在5％以内。
附图说明
图1为锌银电池的开路电压与荷电状态曲线图；
图2为锌银电池内阻与荷电状态曲线图；
图3为锌银电池斜坡测试电压响应图，图中虚线为电流曲线，实线为电压曲线；
图4为发明专利所述一种锌银电池荷电状态的检测方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施方式一、结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种锌银电池荷电状态的检测方法，该方法的具体步骤为：
步骤一、测量锌银电池在不同荷电状态值时的开路电压，获取不同开路电压时锌银电池所对应的荷电状态值；
步骤二、对锌银电池进行脉冲放电实验，测量锌银电池在不同荷电状态值时的电阻，分别获取锌银电池70％-100％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系以及锌银电池0-30％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系；
步骤三、通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流的关系；
步骤四、利用步骤二得到的锌银电池70％-100％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系、锌银电池0-30％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系与步骤三得到的荷电状态与转移电流的关系，获得不同开路电压下锌银电池的荷电状态值，实现对锌银电池荷电状态的检测。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种锌银电池荷电状态检测方法的进一步说明，步骤三所述的通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流ITRAN的关系的具体方法为：
步骤三一、在锌银电池荷电状态30％至70％范围内，每相隔m％荷电状态处取一个测试点，对所取的不同测试点对应的荷电状态下的电池分别进行斜坡测试，即对测试点对应的不同荷电状态下的电池施加一个持续增加的充电电流，电流从0开始，增加的斜率为λ，直到锌银电池两端电压达到阈值M或电流达到阈值θ时，停止充电电流；θ的取值范围为0.5Qr～2Qr，其中，Qr为电池的额定容量值；λ的取值范围为0.1～0.6，m的取值范围为3％～5％；M的取值范围为2V～3V；
步骤三二、观测不同测试点对应荷电状态下的电池施加持续增加的充电电流过程中电压对电流的响应，并对响应电压进行处理，获得整个充电过程中最大点处所对应的电流，即转移电流；其中，v为充电过程中电压，t为充电时间。
具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种锌银电池荷电状态检测方法的进一步说明，步骤四所述的获得不同开路电压下锌银电池的荷电状态值的具体方法为：
步骤四一、检测锌银电池的开路电压；
步骤四二、判断所检测的开路电压是否大于设定值Vstad，如果是，执行步骤四三；否则执行步骤四五；Vstad的取值范围是1.65V～1.75V；
步骤四三、确认锌银电池所在的荷电状态区间为70％-100％，测量锌银电池的内阻；
步骤四四、利用测得的锌银电池的内阻值和步骤二获取的70％-100％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系，获得锌银电池在步骤四一开路电压下的荷电状态值；
步骤四五、确认锌银电池所在的荷电状态区间为0％-70％，并对电池进行斜坡测试；
步骤四六、判断锌银电池是否存在转移电流，如果是，执行步骤四七，否则执行步骤四九；
步骤四七、确认锌银电池所在的荷电状态区间为30％-70％，找到锌银电池荷电状态为30％-70％所对应的转移电流；
步骤四八、利用锌银电池荷电状态为30％-70％所对应的转移电流和步骤四通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流的关系，获取锌银电池荷电状态为30％-70％时对应的电池荷电状态；
步骤四九、确认锌银电池所在的荷电状态区间为0％-30％，测量锌银电池的内阻；
步骤四十、利用测得的电池内阻代入和步骤二获取的0-30％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系，获得锌银电池在不同开路电压下的荷电状态值。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的一种锌银电池荷电状态检测方法的进一步说明，步骤二所述的对锌银电池进行脉冲放电实验，测量锌银电池在不同荷电状态值时的电阻的具体方法为：
利用幅值为0.75C，宽度为10s的脉冲电流锌电池进行脉冲放电实验，利用求出电池内阻，其中，U1为放电前一秒的电压，U2为放电结束时的电压，I电流幅值。
具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式二所述的一种锌银电池荷电状态检测方法的进一步说明，本实施方式中，步骤三一中所述的M的取值为2.05V。
本发明采用离线的方式，通过电池开路电压来确定电池当前所在的荷电状态范围，根据不同的荷电状态范围采取相应的措施，一种措施是通过对电池施加放电脉冲，获取电池内阻，另一种措施是以逐渐增加的充电电流对电池进行斜坡测试，利用斜坡测试获取电池在测试过程中的转移电流。之后，根据预先获得的转移电流与荷电状态的函数关系，以及内阻与荷电状态的函数关系，获取电池当前的荷电状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锌银电池荷电状态检测方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
步骤一、测量锌银电池在不同荷电状态值时的开路电压，获取不同开路电压时锌银电池所对应的荷电状态值；
步骤二、对锌银电池进行脉冲放电实验，测量锌银电池在不同荷电状态值时的电阻，分别获取锌银电池70％-100％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系以及锌银电池0-30％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系；
步骤三、通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流的关系；
步骤四、利用步骤二得到的锌银电池70％-100％荷电状态范围内的内阻与荷电状态的关系、锌银电池0-30％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系与步骤三得到的荷电状态与转移电流的关系，获得不同开路电压下锌银电池的荷电状态值，实现对锌银电池荷电状态的检测。
2.根据权利要求1所述的一种锌银电池荷电状态检测方法，其特征在于，步骤三所述的通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流的关系的具体方法为：
步骤三一、在锌银电池荷电状态30％至70％范围内，每相隔m％荷电状态处取一个测试点，对所取的不同测试点对应的荷电状态下的电池分别进行斜坡测试，即对测试点对应的不同荷电状态下的电池施加一个持续增加的充电电流，电流从0开始，增加的斜率为λ，直到锌银电池两端电压达到阈值M或电流达到阈值θ时，停止充电电流；θ的取值范围为0.5Qr～2Qr，其中，Qr为电池的额定容量值；λ的取值范围为0.1～0.6，m的取值范围为3％～5％；M的取值范围为2V～3V；
步骤三二、观测不同测试点对应荷电状态下的电池施加持续增加的充电电流过程中电压对电流的响应，并对响应电压进行处理，获得整个充电过程中最大点处所对应的电流，即转移电流；其中，v为充电过程中电压，t为充电时间。
3.根据权利要求1所述的一种锌银电池荷电状态检测方法，其特征在于，步骤四所述的获得不同开路电压下锌银电池的荷电状态值的具体方法为：
步骤四一、检测锌银电池的开路电压；
步骤四二、判断所检测的开路电压是否大于设定值Vstad，如果是，执行步骤四三；否则执行步骤四五；Vstad的取值范围是1.65V～1.75V；
步骤四三、确认锌银电池所在的荷电状态区间为70％-100％，测量锌银电池的内阻；
步骤四四、利用测得的锌银电池的内阻值和步骤二获取的70％-100％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系，获得锌银电池在步骤四一开路电压下的荷电状态值；
步骤四五、确认锌银电池所在的荷电状态区间为0％-70％，并对电池进行斜坡测试；
步骤四六、判断锌银电池是否存在转移电流，如果是，执行步骤四七，否则执行步骤四九；
步骤四七、确认锌银电池所在的荷电状态区间为30％-70％，找到锌银电池荷电状态为30％-70％所对应的转移电流；
步骤四八、利用锌银电池荷电状态为30％-70％所对应的转移电流和步骤四通过斜坡测试获取荷电状态与转移电流的关系，获取锌银电池荷电状态为30％-70％时对应的电池荷电状态；
步骤四九、确认锌银电池所在的荷电状态区间为0％-30％，测量锌银电池的内阻；
步骤四十、利用测得的电池内阻代入和步骤二获取的0-30％荷电状态范围内的内阻和荷电状态的关系，获得锌银电池在不同开路电压下的荷电状态值。
4.根据权利要求1所述的一种锌银电池荷电状态检测方法，其特征在于，步骤二所述的对锌银电池进行脉冲放电实验，测量锌银电池在不同荷电状态值时的电阻的具体方法为：
利用幅值为0.75C，宽度为10s的脉冲电流对锌银电池进行脉冲放电实验，利用求出电池内阻，其中，U1为放电前一秒的电压，U2为放电结束时的电压，I电流幅值。
5.根据权利要求2所述的一种锌银电池荷电状态检测方法，其特征在于，步骤三一中所述的M的取值为2.05V。
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